电力系统监控和数据采集系统研究

郭健勇

摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。随着深入推进电力体制改革、建设能源互联网、实施大数据创新应用等国家战略的推进，计量传统业务向新型业务拓展，营销业务向社会化全业务链延伸。跨专业协同持续深化，对电力系统监控和数据采集系统的支撑能力提出新的要求。本文就电力系统监控和数据采集系统展开探讨。

关键词：电力系统监控;数据采集;系统

引言

计算机的广泛使用对监控系统产生了巨大的影响，它对于监测系统状态的远程控制能力较强，可以形成较为简单明了的图像。电力监控系统的研究基于计算机强大的数据采集和数据处理能力，可以广泛使用于各类电力企业，并成为计算机系统的基本功能。随着工业的发展，电力监控系统以其越来越强的可靠性达到了电力企业发展的需要，未来发展对其提出了更高的要求。

1数据采集系统介绍

电力数据采集系统采用了三大主要模块构成，分别是服务器模块和数据采集模块以及数据传输模块，这三大模块相互配合在很大程度上优化了系统设计也方便了整个数据采集系统的扩展和裁剪有利于不同用户的各种需求并将系统的性能发挥发哦最佳状态。采集系统的开放性设计采用了符合目前国际标准要求的系统平台和商业应用数据库，支持与系统相关的数据通信和相关的数据访问并能及时向这些系统提供所需要的计量数据。数据库采用的分层式跨平台式设计方式能够根据电力系统的关口表和大用户采取分别管理方式，实时采集的相关用电数据夜能够直接录入到系统的历史数据库当中，并建立与所有采集监控点、计量点的数据的定义、采集、管理相应的对应关系，通过这些数据的对应关系在实现系统采集数据的计算和处理并为系统提供数据访问功能。

2数据采集系统与监控系统的研究

2.1信息显示

数据信息显示是对检索数据库中的数据和实时监测数据进行筛选，并结合采集系统提供的原始数据显示在屏幕上。在索引页（或菜单）上允许操作人员运用光标定位技术显示各种类型的同一系统，这样的功能大大降低了时间和空间的限制，键盘标识符和其他的媒体CRT显示器可以有效显示相关数据。利用动态模拟盘来收集信息，主要是因为电力系统内部变化有分布模拟的显示板上显示模拟数据比较重要。

2.2数据采集服务

数据采集服务主要负责通讯前置、报文解析、数据人库。在海量数据接入的情况下，高峰负荷期间，单台采集前置需要处理的通讯报文数量可能是现在的几十倍乃至上百倍，对采集前置的并发处理能力带来巨大压力。虽然当前采集前置一般采用分布式架构，但每个采集节点承担了任务生成、逻辑控制以及数据入库等多个业务，造成单个节点承担的业务过于繁重，尤其是数据入库效率更是限制了采集前置的线性扩展能力。

2.3电力系统的监测

电力系统的监督操作可以采用远程方法包括选择发电厂或变电站的自动处理系统实现设备选型和实现打开开关的选择，要避免未选定设备的操作或不发送操作指令等错误，这是在数据采集系统中的一个重要的监控和设计步骤，实现高水平的安全性需求。

2.4主站应用

主站应用主要是实现采集业务流程管理以及基于采集数据开展的数据查询、数据统计分析等相关应用。主要存在的问题是接口缺乏有效管理，加大采集系统负载压力。采集系统为其他业务应用系统提供大量的数据支撑，目前众多接口采用的方式不尽相同，各业务系统间数据需求存在交叉，一对一方式的接口应用导致接口开发重复无度，对采集系统本身造成了很大的接口服务压力，影响采集系统对外提供数据。

3電力系统通信中数据采集与监控系统安全的防护措施

3.1建立新标准，改进通信协议安全

为了建立通用的新型标准，从而真正保障好通信协议的安全性。可以着重从以下两个方面进行。其一，在国家智能化电网的建设和改造过程中，将旧的CDT规约使用新一代通信协议IEC60870-5-101/104和IEC61850规约来代替，同时也可以有效避免使用CDT规约而导致的一些安全问题。另一方面，通过建立专门的IEC62351建议标准对IEC60870-5-101/104和IEC61850通信规约的安全性进行防护：首先，如果事先就知道将使用的通信规约存在安全风险，则安全套接层就应该选择TLS1.0及以上版本，而不选择SSL1.0或2.0，以增强通信规约的安全性。其次，严禁杜绝直接使用未加密的密码套件。再次，为了使轻载网络不会因长期连接而丧失认证，应该以时间和分组数为基础，使用透明的密钥进行通信规约再协商等等。

3.2用电数据采集设备的选择

（1）变电站采集终端。变电站的采集终端应用了单片机技术由开关电源、cPU电路、MODEM板、RS485接口电路和液晶显示电路组成。开关电源要选择输入范围在AC85V～265V之间的电源，输出+5V和独立的+12V。系统的核心部分是CPU，应用了电量消耗少运行顺带块具有更高可靠性的元器件，以确保数据的采集、计算、处理、通信等功能的完成。通信采用规约库中的设计模式符合国内外主流规约。配有显示器和键盘，可以方便的进行系统设置和数据查询，系统可以设置密封防止非法用户操作使用。（2）大用户采集终端功能。防窃电功能：采集系统的终端电压为85伏-265伏，无论是高压还是低压用户均能够使用电压作为拆表的电源，设备的通讯天线设置在电器仪表箱内，其他超标设备也设置在其中并且可以增加铅封封锁电表和超表器，从而可以有效的防止人为破坏和更改电表实现抄表和防止窃电功能同时实现。PT断相检测和终端检测电表的三相PT，如有缺失抄表终端会在10秒内发出报警信号，这一功能也可以有效的防止非法操作PT。电子表电流平衡度的实时监测随着在电流平衡度出现波动低于警戒值也可以发出报警信号，为了避免用户临时停车造成的负荷降低而产生的误报警，系统可设置最小电流，当用户电流低于该设定值时可以不发出报警信号。这一功能仅仅适用于电子表，能够确保不会发生非法操作。系统设置的高负荷、低负荷报警对于负荷稳定的用户也可以设置一个最低和最高负荷，当负荷低于低值或高于高值时就可以发出报警信号。线路损失分析将线路上各分路上的数据实时汇总到主站和变电站采集的数据一起由主站软件形成分析报告和线路损失统计指标报表。

3.3提升信息技术安全，规范人员及操作

控制中心安全的维护，首先应该全面提升信息技术的安全性：通过防火墙，保护控制中心免受攻击;通过虚拟专用网（VPN），实现公共信道上数据的可信传递;通过安全服务器，实现对局域网资源的管理和控制等等。其次应该严格管理配置端口、带钥匙的锁和支持程序的使用，从而保证只有通过授权的设备和用户才能使用端口。最后，控制中心安全的维护，还应该通过制定相应的政策及法律法规，严格规范信息技术人员的行为和操作。并且通过管理和培训，提升信息技术人员的安全意识，明确每个人的职责，最大程度地降低人为风险。

结语

综上所述，随着电力系统监控和数据采集系统的全面建设，提升系统海量数据处理及分析性能，实现采集网络状态智能感知，是电力系统监控和数据采集系统发展趋势。电力监控采集系统凭借自身优势，融合先进的计算机技术，能很好的满足电气企业发展和使用需求。